Friday, September 17, 2021

Moiré materials and the Mott transition

There are back-to-back papers in Nature this week, one out of Columbia and one out of Cornell, using bilayers of transition metal dichalcogenides to examine the Mott transition.  (Sorry for the brevity - I'm pressed for time right now, but I wanted to write something....)

As I described ages ago in here, imagine a lattice of sites, each containing one electron.  While quantum statistics would allow each site to be doubly occupied (thanks to spin), if the on-site electron-electron repulsion \(U\) is sufficiently strong (large compared to the kinetic energy scale \(t\) associated with hopping between neighboring sites), then the interacting system will be an insulator even though the non-interacting version would be a metal.  Moving away from this half-filling condition, you can get conduction, just as having an empty site allows those sliding tile puzzles to work.

As discussed here, in bilayers of 2D materials can lead to the formation of a moiré lattice, where the interlayer interactions result in an effective periodic array of potential wells.  The Columbia folks got a moiré pattern by using a 4-5 degree twisted bilayer of WSe2, while the Cornell folks instead used an aligned bilayer of MoTe2 and WSe2 (where the moiré comes from the differing lattice constants).  In both cases, you end up with a triangular moiré lattice (encapsulated in hBN to provide a clean charge environment and protection from the air).  

The investigators are able to tune the systems in multiple ways.  With overall gate voltage, they can capacitively tune the "filling", the ratio of number of "free" charges to number of moiré lattice sites.  By adjusting top gate vs. back gate, they can tune the vertical electric field across the bilayer, and that is a way of tuning interactions by pushing around localized wavefunctions for the lattice sites.  

Both groups find that they can tune in/out of a Mott insulating phase when they're at one carrier per moiré lattice site.  Interestingly, both groups see that the Mott transition is continuous (second-order) - there is no sudden onset of insulating response as a function of tuning either knob.  Instead, there appears to be quantum critical scaling, and regions of linear-in-\(T\) temperature dependence of the resistivity (a possible indicator of a strange metal) on either side of the insulating region.  The Cornell folks are able to do magnetic circular dichroism measurements to confirm that the transition does not involve obvious magnetic ordering. 

This is very pretty work, and it shows the promise of the moiré lattice approach for studying fundamental issues (like whether or not the Mott transition in a triangular lattice is continuous).  I'm sure that there will be much more to come in these and related systems.



5 comments:

  1. This comment has been removed by the author.

    ReplyDelete
  2. This comment has been removed by the author.

    ReplyDelete
  3. aghahanap ako ng tulong sa internet upang maibalik ang aking dating asawa pagkatapos na hiwalayan niya ako 5 buwan na ang nakakaraan, napansin ko ang napakaraming mga patotoo mula sa iba't ibang mga tao at lahat sila ay nagsasalita tungkol sa kamangha-manghang taong ito na tinawag na Doctor AKHERE kung paano niya sila tinulungan upang makatipid ang kanilang kasal at mga relasyon at nakipag-ugnay din ako sa kanya sa kanyang email (AKHERETEMPLE@gmail.com) at ipinaliwanag sa kanya ang aking problema at gumawa siya ng isang magandang trabaho sa pamamagitan ng pagtulong sa akin na maibalik ang aking diborsyo na asawa sa loob ng 48 na oras .. Hindi ako naniniwala na ganoon ang mga bagay na tulad nito ay maaaring posible ngunit ngayon ako ay isang buhay na patotoo dito sapagkat talagang binalik ng Doctor AKHERE ang aking kasintahan, Kung mayroon kang anumang mga problema sa relasyon bakit hindi makipag-ugnay sa Doctor AKHERE para sa tulong sa pamamagitan ng email: AKHERETEMPLE@gmail.com o tumawag / whatsapp : +2349057261346
    Pagkatapos ipinapangako ko sa iyo na pagkatapos ng 48 na oras magkakaroon ka ng mga dahilan upang ipagdiwang tulad ko
































































    Naghahanap ako ng tulong sa internet upang maibalik ang aking dating asawa pagkatapos na hiwalayan niya ako 5 buwan na ang nakakaraan, napansin ko ang napakaraming mga patotoo mula sa iba't ibang mga tao at lahat sila ay nagsasalita tungkol sa kamangha-manghang taong ito na tinawag na Doctor AKHERE kung paano niya sila tinulungan upang makatipid ang kanilang kasal at mga relasyon at nakipag-ugnay din ako sa kanya sa kanyang email (AKHERETEMPLE@gmail.com) at ipinaliwanag sa kanya ang aking problema at gumawa siya ng isang magandang trabaho sa pamamagitan ng pagtulong sa akin na maibalik ang aking diborsyo na asawa sa loob ng 48 na oras .. Hindi ako naniniwala na ganoon ang mga bagay na tulad nito ay maaaring posible ngunit ngayon ako ay isang buhay na patotoo dito sapagkat talagang binalik ng Doctor AKHERE ang aking kasintahan, Kung mayroon kang anumang mga problema sa relasyon bakit hindi makipag-ugnay sa Doctor AKHERE para sa tulong sa pamamagitan ng email: AKHERETEMPLE@gmail.com o tumawag / whatsapp : +2349057261346
    Pagkatapos ipinapangako ko sa iyo na pagkatapos ng 48 na oras magkakaroon ka ng mga dahilan upang ipagdiwang tulad ko

    ReplyDelete
  4. Webhusaiti yakanaka:Zonahobisaya
    Webhusaiti yakanaka:Biografi
    Webhusaiti yakanaka:Zonahobisaya
    Webhusaiti yakanaka:One Piece
    Webhusaiti yakanaka:Zonahobisaya
    Webhusaiti yakanaka:Zonahobisaya
    Webhusaiti yakanaka:Zonahobisaya
    Webhusaiti yakanaka:Zonahobisaya

    ReplyDelete
  5. I hope you will be happy 토토 when you plan something in the long run in perfect time is perfect 토토사이트. You can ask questions or 온라인카지노 advice that you are interested in, and learn about this post Perhaps you could write a follow-up article about this article 카지노. I even want to learn more about it!

    ReplyDelete